FDD大规模MIMO系统中基于信道部分互易性的信道估计方法

技术特征：
1.一种fdd大规模mimo系统中基于信道部分互易性的信道估计方法，应用于基站，其特征在于，该方法包括：对上行或下行信道在空域和频域上的协方差矩阵分别进行特征分解，得到n
t
个空域特征向量及n
f
个频域特征向量；分别从所述空域特征向量和频域特征向量中选择n
a
个特征向量做克罗内克积运算，得到预编码矩阵；其中，n
a
≤n
t
n
f
；基于所述预编码矩阵对信道状态信息参考信号csi-rs进行预编码后，通过子载波发送至用户终端，以使用户终端将csi-rs端口的子载波信号在频域上叠加后进行下行信道估计并量化得到反馈系数，或者根据csi-rs端口的子载波信号进行下行信道估计后在频域上叠加并量化得到反馈系数；接收所述反馈系数，并基于所述反馈系数对下行信道进行估计。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，获取所述上行或下行信道的功率矩阵中值较大的前n
a
个元素所在的行，从所述空域特征向量中选择所述行对应的n
a
个特征向量；获取上行或下行信道的功率矩阵中值较大的前n
a
个元素所在的列，从所述频域特征向量中选择所述列对应的n
a
个特征向量。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述功率矩阵为：g(t)＝(u
(x,s)
)
h
h
(x)
(t)(u
(x,f)
)
*
其中，n
c
＞0；|g(t
i
)|
α
表示对矩阵g(t
i
)的每个元素的绝对值分别取α次方，α＞0。4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述预编码向量w
n
为：其中，w
n
为第n个csi-rs端口的预编码向量，n＝1,2,
…
,n
a
，r
n
和c
n
分别为功率矩阵中值较大的第n个元素所在的行和列。5.一种fdd大规模mimo系统中基于信道部分互易性的信道估计方法，应用于基站，其特征在于，该方法包括：以二维dft矩阵为基底分别构造空域预编码向量及频域预编码向量，分别从所述空域预编码向量及频域预编码向量中选择n
a
个特征向量做克罗内克积运算，得到预编码矩阵；其中，所述基站部署的天线阵列为upa、ula或uca形式，n
a
≤n
t
n
f
，n
t
和n
f
分别为基站天线数和子载波数；基于所述预编码矩阵对信道状态信息参考信号csi-rs进行预编码后，通过子载波发送至用户终端，以使用户终端将csi-rs端口的子载波信号在频域上叠加后进行下行信道估计并量化得到反馈系数，或者根据csi-rs端口的子载波信号进行下行信道估计后在频域上叠加并量化得到反馈系数；接收所述反馈系数，并基于所述反馈系数对下行信道进行估计。6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，获取上行或下行信道的功率矩阵中值较大的前n
a
个元素所在的行，从所述空域预编码向量中选择所述行对应的n
a
个特征向量；
获取上行或下行信道的功率矩阵中值较大的前n
a
个元素所在的列，从所述频域预编码向量中选择所述列对应的n
a
个特征向量。7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述功率矩阵f＝e(n
f
)，或或其中，ω＝e-2πj/k
或ω＝e
2πj/k
，n
v
、n
h
、n
p
分别为upa阵列中每一行的天线单元数、每一列的天线单元数、天线振子极化数，|s
h
h
(x)
(t
i
)f|
α
为对矩阵s
h
h
(x)
(t
i
)f的每个元素的绝对值取α次方，α＞0。8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述预编码向量w
n
为：其中，w
n
为第n个csi-rs端口的预编码向量，n＝1,2,
…
,n
a
，r
n
和c
n
分别为功率矩阵中值较大的第n个元素所在的行和列。9.如权利要求1-8任一项所述的方法，其特征在于，所述将csi-rs端口的子载波信号在频域上叠加后进行下行信道估计并量化得到反馈系数，包括：将第n个csi-rs端口的第k个子载波上接收到的信号y
n,k
(t)在频域上进行叠加后得到y
n
(t)，基于y
n
(t)进行下行信道估计得到g
n
(t)，对g
n
(t)进行量化得到反馈系数；其中，n＝1,2,
…
,n
a
，所述根据csi-rs端口的子载波信号进行下行信道估计后在频域上叠加并量化得到反馈系数，包括：根据第n个csi-rs端口的第k个子载波上接收到的信号y
n,k
(t)进行信道估计得到g
n,k
(t)，将g
n,k
(t)在频域上进行叠加得到g
n
(t)，对g
n
(t)进行量化得到反馈系数；其中，10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述用户终端在第n个csi-rs端口的第k个子载波上接收到的信号y
n,k
(t)为：
其中，h(f
k
,t)为第k个子带的下行信道，x
n
为第n个csi-rs端口发出的信号，w
n,k
为第n个csi-rs端口、第k个子载波上的预编码向量，n
n,k
(t)为对应的接收端噪声，k＝1,
…
,n
f
。11.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述基站估计的下行等效信道为：其中，w
n
为第n个csi-rs端口对应的预编码向量，为反馈系数。12.如权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，所述上行或下行信道在空域和频域上的协方差矩阵r
(x,s)
、r
(x,f)
为：r
(x,s)
＝e{h
(x)
(t)(h
(x)
(t))
h
}，r
(x,f)
＝e{(h
(x)
(t))
t
(h
(x)
(t))
*
},其中，x＝{u,d}，u代表上行，d代表下行。13.一种fdd大规模mimo系统中基于信道部分互易性的信道估计方法，应用于用户终端，其特征在于，包括：接收基站发送的基于预编码矩阵编码后的信道状态信息参考信号csi-rs；所述预编码矩阵为分别从对上行或下行信道在空域和频域上的协方差矩阵分别进行特征分解得到的n
t
个空域特征向量及n
f
个频域特征向量中选择的n
a
个特征向量做克罗内克积运算得到；其中,n
a
≤n
t
n
f
；将csi-rs端口的子载波信号在频域上叠加后进行下行信道估计并量化得到反馈系数；或，根据csi-rs端口的子载波信号进行下行信道估计后在频域上叠加并量化得到反馈系数；将所述反馈系数发送至基站，以使基站基于所述反馈系数对下行信道进行估计。14.一种fdd大规模mimo系统中基于信道部分互易性的信道估计方法，应用于用户终端，其特征在于，包括：接收基站发送的基于预编码矩阵编码后的信道状态信息参考信号csi-rs；所述预编码矩阵为分别从以二维dft矩阵为基底分别构造的空域预编码向量及频域预编码向量中选择的n
a
个特征向量做克罗内克积运算得到；其中，所述基站部署的天线阵列为upa、ula或uca形式，n
a
≤n
t
n
f
，n
t
和n
f
分别为基站天线数和子载波数；将csi-rs端口的子载波信号在频域上叠加后进行下行信道估计并量化得到反馈系数；或，根据csi-rs端口的子载波信号进行下行信道估计后在频域上叠加并量化得到反馈系数；将所述反馈系数发送至基站，以使基站基于所述反馈系数对下行信道进行估计。15.一种基站，其特征在于，包括：处理单元，用于对上行或下行信道在空域和频域上的协方差矩阵分别进行特征分解，得到n
t
个空域特征向量及n
f
个频域特征向量；分别从所述空域特征向量和频域特征向量中选择n
a
个特征向量做克罗内克积运算，得到预编码矩阵；其中，n
a
≤n
t
n
f
；
发送与处理单元，用于基于所述预编码矩阵对信道状态信息参考信号csi-rs进行预编码后，通过子载波发送至用户终端，以使用户终端将csi-rs端口的子载波信号在频域上叠加后进行下行信道估计并量化得到反馈系数，或者根据csi-rs端口的子载波信号进行下行信道估计后在频域上叠加并量化得到反馈系数；接收与处理单元，用于接收所述反馈系数，并基于所述反馈系数对下行信道进行估计。16.一种基站，其特征在于，包括：处理单元，用于以二维dft矩阵为基底分别构造空域预编码向量及频域预编码向量，分别从所述空域预编码向量及频域预编码向量中选择n
a
个特征向量做克罗内克积运算，得到预编码矩阵；其中，所述基站部署的天线阵列为upa、ula或uca形式，n
a
≤n
t
n
f
，n
t
和n
f
分别为基站天线数和子载波数；发送与处理单元，用于基于所述预编码矩阵对信道状态信息参考信号csi-rs进行预编码后，通过子载波发送至用户终端，以使用户终端将csi-rs端口的子载波信号在频域上叠加后进行下行信道估计并量化得到反馈系数，或者根据csi-rs端口的子载波信号进行下行信道估计后在频域上叠加并量化得到反馈系数；接收与处理单元，用于接收所述反馈系数，并基于所述反馈系数对下行信道进行估计。17.一种用户终端，其特征在于，包括：接收单元，用于接收基站发送的基于预编码矩阵编码后的信道状态信息参考信号csi-rs；所述预编码矩阵为分别从对上行或下行信道在空域和频域上的协方差矩阵分别进行特征分解得到的n
t
个空域特征向量及n
f
个频域特征向量中选择的n
a
个特征向量做克罗内克积运算得到；其中,n
a
≤n
t
n
f
；处理单元，用于将csi-rs端口的子载波信号在频域上叠加后进行下行信道估计并量化得到反馈系数；或，根据csi-rs端口的子载波信号进行下行信道估计后在频域上叠加并量化得到反馈系数；发送单元，用于将所述反馈系数发送至基站，以使基站基于所述反馈系数对下行信道进行估计。18.一种用户终端，其特征在于，包括：接收单元，用于接收基站发送的基于预编码矩阵编码后的信道状态信息参考信号csi-rs；所述预编码矩阵为分别从以二维dft矩阵为基底分别构造的空域预编码向量及频域预编码向量中选择的n
a
个特征向量做克罗内克积运算得到；其中，所述基站部署的天线阵列为upa、ula或uca形式，n
a
≤n
t
n
f
，n
t
和n
f
分别为基站天线数和子载波数；处理单元，用于将csi-rs端口的子载波信号在频域上叠加后进行下行信道估计并量化得到反馈系数；或，根据csi-rs端口的子载波信号进行下行信道估计后在频域上叠加并量化得到反馈系数；发送单元，用于将所述反馈系数发送至基站，以使基站基于所述反馈系数对下行信道进行估计。19.一种基站，其特征在于，该基站包括：处理器、存储器和收发机；其中，处理器，用于读取存储器中的程序并执行下列过程：对上行或下行信道在空域和频域上的协方差矩阵分别进行特征分解，得到n
t
个空域特征向量及n
f
个频域特征向量；分别从所述空域特征向量和频域特征向量中选择n
a
个特征向
量做克罗内克积运算，得到预编码矩阵；其中，n
a
≤n
t
n
f
；基于所述预编码矩阵对信道状态信息参考信号csi-rs进行预编码后，通过子载波发送至用户终端，以使用户终端将csi-rs端口的子载波信号在频域上叠加后进行下行信道估计并量化得到反馈系数，或者根据csi-rs端口的子载波信号进行下行信道估计后在频域上叠加并量化得到反馈系数；接收所述反馈系数，并基于所述反馈系数对下行信道进行估计。20.一种基站，其特征在于，该基站包括：处理器、存储器和收发机；其中，处理器，用于读取存储器中的程序并执行下列过程：以二维dft矩阵为基底分别构造空域预编码向量及频域预编码向量，分别从所述空域预编码向量及频域预编码向量中选择n
a
个特征向量做克罗内克积运算，得到预编码矩阵；其中，所述基站部署的天线阵列为upa、ula或uca形式，n
a
≤n
t
n
f
，n
t
和n
f
分别为基站天线数和子载波数；基于所述预编码矩阵对信道状态信息参考信号csi-rs进行预编码后，通过子载波发送至用户终端，以使用户终端将csi-rs端口的子载波信号在频域上叠加后进行下行信道估计并量化得到反馈系数，或者根据csi-rs端口的子载波信号进行下行信道估计后在频域上叠加并量化得到反馈系数；接收所述反馈系数，并基于所述反馈系数对下行信道进行估计。21.一种用户终端，其特征在于，该用户终端包括：处理器、存储器和收发机；其中，处理器，用于读取存储器中的程序并执行下列过程：接收基站发送的基于预编码矩阵编码后的信道状态信息参考信号csi-rs；所述预编码矩阵为分别从对上行或下行信道在空域和频域上的协方差矩阵分别进行特征分解得到的n
t
个空域特征向量及n
f
个频域特征向量中选择的n
a
个特征向量做克罗内克积运算得到；其中,n
a
≤n
t
n
f
；将csi-rs端口的子载波信号在频域上叠加后进行下行信道估计并量化得到反馈系数；或，根据csi-rs端口的子载波信号进行下行信道估计后在频域上叠加并量化得到反馈系数；将所述反馈系数发送至基站，以使基站基于所述反馈系数对下行信道进行估计。22.一种用户终端，其特征在于，该用户终端包括：处理器、存储器和收发机；其中，处理器，用于读取存储器中的程序并执行下列过程：接收基站发送的基于预编码矩阵编码后的信道状态信息参考信号csi-rs；所述预编码矩阵为分别从以二维dft矩阵为基底分别构造的空域预编码向量及频域预编码向量中选择的n
a
个特征向量做克罗内克积运算得到；其中，所述基站部署的天线阵列为upa、ula或uca形式，n
a
≤n
t
n
f
，n
t
和n
f
分别为基站天线数和子载波数；将csi-rs端口的子载波信号在频域上叠加后进行下行信道估计并量化得到反馈系数；或，根据csi-rs端口的子载波信号进行下行信道估计后在频域上叠加并量化得到反馈系数；将所述反馈系数发送至基站，以使基站基于所述反馈系数对下行信道进行估计。23.一种可读存储介质，其特征在于，所述可读存储介质内存储有计算机程序，当所述计算机程序被处理器执行时，实现如
权利要求1-14中任一项所述的方法。

技术总结
本发明公开了一种FDD大规模MIMO系统中基于信道部分互易性的信道估计方法，利用信道角度-延迟分布的部分上行/下行互易性，通过BS和UE的联合操作，完成宽带预编码后的参考信号的发送和接收；其基本思想是通过从宽带上行链路信道估计中进行空频域的投影，找到占主要信道能量的投影向量，然后根据这些投影向量设计下行链路联合预编码器；其中，投影是通过宽带信道在空域和频域上的协方差矩阵的特征向量来实现的。这种方式利用了信道在角度、时延域的稀疏性，只对投影后不可忽略系数进行采样，从而显著降低了信道估计开销。而显著降低了信道估计开销。而显著降低了信道估计开销。


技术研发人员：尹海帆
受保护的技术使用者：华中科技大学
技术研发日：2022.01.21
技术公布日：2022/5/6